Bild zu Klärschlamm Verbund

Klärschlamm Verbund

Zielsetzung

Ein interkommunales Klärschlammkonzept zeigt eine mittel- und langfristig wirtschaftliche Lösung zur energetischen Nutzung des auf Kläranlagen anfallenden Klärschlammes auf. Insbesondere durch das gemeinsame Handeln über die Gemeindegrenzen hinaus, können wichtige Skaleneffekte genutzt werden, welche sich entscheidend auf die Wirtschaftlichkeit der Klärschlammnutzung auswirken. Diese Skaleneffekte führen vor allem bei Investitionen in Anlagentechnik zur Entwässerung und Trocknung sowie bei logistischen Fragestellungen zu signifikanten Verbesserungen.

Methodik und Ergebnisse

Ziel ist die Erstellung eines interkommunalen Konzepts zur Trocknung und energetischen Nutzung des Klärschlamms. Hierfür soll ein technologieoffener Wirtschaftlichkeitsvergleich von unterschiedlichen technischen Lösungsansätzen (interkommunal) untersucht und bewertet werden, ohne bereits Aspekte der Fachplanung vorwegzunehmen. Am Ende soll ein detaillierter Umsetzungs- und Maßnahmenplan stehen.

Bestandsaufnahme

Im ersten Schritt sollen für alle Kläranlagen im Betrachtungsgebiet die nachfolgenden Informationen zusammengetragen werden. Dies kann z.B. auf Basis eines Datenerhebungsbogens erfolgen.

Prüfung von Möglichkeiten zur Klärschlammtrocknung

Klärschlamm muss vor einer thermischen Trocknung bestmöglich entwässert sein. Hierfür soll dargestellt werden, welche Entwässerung die größten Vorteile für das Gesamtkonzept liefert. Zur Entwässerung kommen verschiedene stationäre und dezentrale Entwässerungsanlagen in Frage, welche zunächst auf folgende Kriterien hin bewertet werden müssen.

Die Trocknung des entwässerten Klärschlamms sollte aus ökonomischer und ökologischer Sicht insbesondere durch Nutzung vorhandener, ungenutzte Wärme erfolgen. Potenzielle Abwärmequellen bieten:

Die Erfassung der potenziellen Abwärmequellen mit den erforderlichen Kenndaten soll in Form eines Datenerfassungsbogens erfolgen.

Die potenziell nutzbaren Abwärmequellen sollen im GIS georeferenziert dargestellt werden (kompatibel mit dem GIS der bayerischen Vermessungsverwaltung, z.B. shape-File).

Dimensionierung innovativer Energieerzeugungsvarianten

Im Rahmen des Klärschlammkonzepts soll ein technologieoffener Vergleich von unterschiedlichen technischen Lösungsansätzen untersucht und bewertet werden. Aufbauend auf der Ist-Erfassung der Kläranlage liegen detaillierte Informationen zu den elektrischen Lastgängen und dem Wärmebedarf vor.

Darauf aufbauend kann die Dimensionierung stromgeführter KWK-Systeme zur Eigenstromnutzung erfolgen. Die KWK-Systeme werden anhand der elektrischen Lastverläufe dimensioniert, so dass die Eigenstromnutzung nach KWK-Gesetz wirtschaftlich optimiert wird. Die überschüssig anfallende Abwärme kann zur dezentralen Klärschlammtrocknung und/oder zur Energieversorgung in umliegenden Gebäuden genutzt werden.

Beispiele:

Prüfung von Maßnahmen zur thermischen Verwertung

Die gesamte Klärschlammmenge liegt nun vorgetrocknet, teilweise ausgefault oder teilentwässert vor. In der finalen Stufe ist nun technisch und wirtschaftlich zu prüfen, wie die energetische Restverwertung der Klärschlammenge erfolgen kann.

Aus heutiger Sicht sind dabei folgende Verwertungspfade zu prüfen:

Die Prüfung weiterer Verfahren ist vorab mit dem Fördermittelgeber abzustimmen.

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Die ausgearbeiteten Energieerzeugungsvarianten werden wirtschaftlich bewertet und dem Ist-Zustand gegenübergestellt. Hierbei sind sämtliche mit den einzelnen Konzepten verbundenen Kosten (Transportaufwand, Wärmepreise, Investitionskosten usw.) zu berücksichtigen. Die Vollkostenrechnung ist für alle Energieversorgungsvarianten unter den gleichen Rahmenbedingungen (z.B. Brennstoffpreise, Zinssatz, Netto- oder Bruttoberechnung) durchzuführen. Die Randbedingungen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sind zu begründen und dokumentieren.

Die Vollkostenrechnung der VDI 2067 enthält die nachfolgenden Bestandteile

Die Berechnung der Kapitalgebundenen Kosten erfolgt nach der Annuitätenmethode. Das Verfahren ermöglicht es, die einmaligen Investitionskosten mit einem definierten Zinssatz als jährliche Kosten auf einen zu definierenden Betrachtungszeitraum umzulegen. Die Investitionskosten müssen dabei sämtliche mit einer Energieversorgungsvariante verbundenen Investitionen beinhalten (z.B. Wärmeerzeuger, Hochbaumaßnahmen, Baunebenkosten, Installationskosten, Planungskosten) und produktneutral anhand von Marktdurchschnittspreisen ermittelt werden

Die Bedarfsgebundenen Kosten beinhalten sämtliche Kosten, die für die Energiebereitstellung der jeweiligen Energieversorgungsvariante notwendig sind. Hierzu zählen die Brennstoffkosten, Kosten für Hilfsstrom der Aggregate, Pumpstrom, etc.

Zu den Betriebsgebundenen Kosten zählen die Kosten für Instandhaltung und Bedienung der Anlagen. Unter Instandhaltung fallen dabei die Kosten für Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Schwachstellenbeseitigung.

Unter die Sonstigen Kosten fallen Kosten für Versicherungen, allgemeine Abgaben, Steuern, anteilige Verwaltungskosten etc.

Bei gleichzeitiger Wärme- und Strombereitstellung einer Energieversorgungsvariante (KWK-Lösungen) erfolgt eine Berechnung der jährlichen Stromeinnahmen, die gemäß dem Erneuerbare-Energien-Gesetz oder Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz zu bestimmen sind.

Als Ergebnis der Vollkostenrechnung stehen die Jahresgesamtkosten, die mit der jeweiligen Energieversorgungsvariante verbunden sind. Diese Jahresgesamtkosten können nun spezifisch auf eine Kilowattstunde Nutzwärme bezogen werden und bilden somit die spezifischen Wärmegestehungskosten einer Energieversorgungsvariante. Diese spezifischen Wärmegestehungskosten ermöglichen den Vergleich der verschiedenen Versorgungslösungen untereinander.

Im Zuge einer gesonderten Betrachtung erfolgt anschließend die Kalkulation der Vollkostenwärmepreise unter Berücksichtigung aktuell möglicher Investitionsfördermittel. Für die Bestimmung der möglichen Investitionsfördermittel ist die Förderdatenbank der Bundesrepublik Deutschland zu prüfen. Die berücksichtigten Förderprogramme sowie die Höhe der resultierenden Förderungen der einzelnen Energieversorgungsvarianten sind zu dokumentieren.

Des Weiteren ist im Zuge einer nachgeschalteten Sensitivitätsanalyse der Einfluss variierender Rahmenbedingungen auf den Wärmepreis einer Lösung zu untersuchen (z.B. variierende Brennstoffpreise, variierende Investitionskosten, variierende Stromeinnahmen).

Erstellung eines Handlungsleitfadens

Als Ergebnis des Konzepts muss ein technisch umsetzbarer und wirtschaftlich sinnvoller Maßnahmenplan entwickelt werden. In Summe ergibt sich ein umfassendes Gesamtmaßnahmenpaket, das unterteilt in kurz-, mittel- und langfristige Maßnahmen ausgearbeitet wird.

Datengrundlage / Werkzeuge

Abzugebende Unterlagen